Aufgabe 4 · Abitur NRW Physik GK · Informationsspeicher 2025

Skizzieren Sie den zeitlichen Verlauf der Stromstärke für einen Aufladevorgang eines vollständig entladenen Kondensators.

Lösung: Erwartet wird ein Graph im $I$-$t$-Diagramm, der bei einem maximalen Anfangsstrom $I_0$ zur Zeit $t = 0$ beginnt und mit der Zeit streng monoton fallend gegen null strebt (exponentieller Abfall).

Erklären Sie ohne Verwendung der Gleichungen für Auf- und Entladen eines Kondensators über einen Ohm'schen Widerstand, dass die Stromstärke beim Aufladevorgang nicht konstant ist.

Lösung: Zum Zeitpunkt $t = 0\,\text{s}$ fließt der größte Ladestrom, weil der Kondensator zu Beginn des Aufladevorgangs noch ungeladen und die wirksame Ladespannung deshalb am größten ist. Je mehr Ladung $Q$ auf die Platten gelangt, desto größer wird die Spannung an den Kondensatorplatten. Diese wirkt als Gegenspannung, welche den weiteren Zustrom von Ladungen hemmt. Also nimmt der Ladestrom immer weiter ab.

Beschreiben Sie den Einfluss dieser Parameter auf die Aufladezeit.

Lösung: Die Ladezeit des Kondensators ist von den Größen des Kondensators $C$ und des Widerstandes $R$ abhängig. Die Aufladung erfolgt umso schneller, je kleiner die Kapazität des Kondensators und je kleiner der Widerstand ist.